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冷板式液冷的运维方法及注意事项

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图片:由AI生成

 

 

01

冷板式液冷的应用

 

据AI治理中心(GovAI)的研究表明,目前用于训练AI的计算量每六个月就会翻一倍。

 

为使数据中心能支持更高算力和TDP的芯片,如英伟达H200(最大功耗可达700W),液冷成为了关键的制冷节能技术。据MarketsandMarkets预测,全球数据中心液冷市场规模预计将从2024年的49亿美元增长到2030年的213亿美元,2024-2030年的年复合增长率将达到27.6%。

 

冷板式液冷是一种较为成熟的液冷解决方案,其原理是在CPU、GPU、DIMM等核心发热部件上安装冷板,然后使用泵和管道将冷却液送至冷板一侧,通过液体流动将热量带走。加热后的液体通过CDU(冷却液分配单元)流向冷却塔,然后再循环回到冷板侧。

 

 

 

 

在冷板式液冷的实际应用中,运维是一个难题。一是传统制冷系统的运维方法和经验不完全适用,需要建立专门的液冷运维体系和培训体系。二是很多液冷机柜搭载价格高昂的芯片,如果发生漏液等事故,会非常“肉疼”。

 

中科仙络为全国40+数据中心提供代运维服务,运营多个液冷数据中心,万余架液冷机柜,单机柜功率均在20kW以上,积累了实用有效的冷板式液冷运维经验,分享一波

 

 

02

冷板式液冷的优势

 

冷板式液冷相比传统制冷方式,减少了制冷主机,更易于运维。

 

 1 

占地小

 

 

冷板式液冷的主要换热设备为板换,整套系统的占地面积和一台700冷吨冷水机组的占地面积差不多,节省建筑空间。

 

 2 

模块化

 

 

一个模块系统只服务一个机房,同一栋楼可以布置多个模块,互不影响。

 

 3 

设备少

 

 

主用设备为冷却塔和循环泵,相比传统制冷系统设备更少,系统运行风险更低。

 

 4 

供水温度高

 

 

传统制冷系统通常采用中温水系统,供水温度为12℃-16℃。冷板式液冷系统的供水温度可提高至25℃-30℃,减少了中间环节的温差换热损失,且可充分利用自然冷源散热,必要时可以直接使用软化水进行降温。

 

 5 

逻辑简单

 

 

除了冷却塔电动阀参与逻辑控制,其余设备均使用手动常开阀门,群控逻辑只涉及泵塔逻辑动作,比传统制冷逻辑简单。

 

 6 

应急互联强

 

 

为提高系统运行可靠性,成熟的液冷模块设置了应急补水。当冷冻侧设备故障时,可采用水池内存储的软化水(20℃左右)进行补给,实现与二次侧管路换热降温。模块与模块之间采用双管互联,并设置阀门隔离,必要时可共用换热。

 

 

03

冷板式液冷的运维方法

 

1

冷却液水质监测

 

 

运维人员巡检时,要监测冷却液的水质。结垢、泡沫、细菌等都可能堵塞管道,降低传热效率。运维人员还需检查冷却塔填料表面的结垢情况,关注冷却水的电导率、碱度、水藻滋生情况等。

 

我们建议每月对冷却液取样检测。冷却液的PH值应保持在7-9之间,电导率1800μs/cm以下,总碱度1000ppm以下,如此可以减缓板换的结垢速度,提高换热效率。若液面低于原定刻度、数值超标或结垢,则需补充液体、更换冷却介质等。

 

 

2

漏液防护

 

 

漏液是液冷系统常见的安全隐患。系统中使用的冷却介质一旦泄露,不仅影响连续性制冷,而且会污染环境,还可能会腐蚀组件和线路,导致短路,轻则影响系统性能,重则可能引发火灾。

 

如图所示,机房二次侧管路阀门多,快接卡箍多,漏液风险较大。

 

 

 

风险点1:主管道与支路软管连接处

 

主管道与支路软管连接处为薄弱环节,软管震动、暴力拉扯软管、静电地板脱落等原因,都可能导致卡箍处断开,从而引起漏液。因此,需要增强软管及卡箍处的固定,可以使用成品焊接件或更换成法兰连接。

 

 

风险点2:快接卡箍

 

快接卡箍不具备防脱功能,一旦脱落容易导致漏液,建议把开口卡箍更换为闭口卡箍,避免脱落风险。对于已有的、不方便更换的开口卡箍,可以使用金属扎带捆扎固定。

 

 

风险点3:模块定压补水装置

 

冷板式液冷系统将管路布置在地板下,机柜分布在地板上(高度2米)。如果管路漏液,压力迅速下降,机柜就会缺液宕机。运维时,建议使用模块定压补水装置或快速补液装置,稳定系统压力,快速补水。

 

 

3

定期检查维护

 

 

液冷系统的容错性低,任何一个组件和环节处理不好,都可能对整个系统产生影响,需要经验丰富的工程师定期维护、保养设备,检查关键运行参数,以保证散热效率。

 

 

核心设备1:冷却塔

 

冷板式液冷系统主要采用开式冷却塔,常见为横流塔,多台并联形式,N+1配置,环网运行。

 

日常巡检:重点监测水质;

 

季度维护:清洗冷却塔塔盘、冷却塔填料、液位浮子,检查清洗布水器,风机轴承加注润滑油,检查更换风机皮带;

 

年度维护:对冷却塔配电柜进行清灰紧固,开展电机绝缘测试和风扇动平衡测试;

 

 

核心设备2:循环泵

 

循环泵作为主要动力设备,经常使用单吸离心泵,多台并联形式,N+1配置,环网运行。

 

日常巡检:关注水泵运行频率和电流,关注过滤器前后压差,留意是否有振动和异响;

 

季度维护:轴承加注润滑油(非免维护轴承),紧固地脚螺栓,扇叶清灰,清洗进口过滤器(压差大于0.5bar);

 

年度维护:对配电柜清灰紧固,进行电机绝缘测试、震动等级检测和轴对中检测;

 

 

核心设备3:板换

 

板换作为主要换热设备,通常采用多台并联形式,N+1配置,环网运行。

 

日常巡检:重点关注冷却侧及冷冻侧进口过滤器压差,关注冷却侧进水温度与二次侧出水温度温差;

 

年度维护:清洗进口过滤器、板换翅片,对比板换冷却侧进水温度与二次侧出水温度,温差大于1.5℃则需清洗板换

 

 

核心设备4:CDU

 

 

CDU作为冷冻水与液冷二次侧工质水的主要换热设备,由板换、循环泵、电动阀等组成,采用多台并联形式,N+1配置,环网运行。

 

日常巡检:注意电动阀开度、循环泵频率、供水温度、压差运行值;

 

月度维护:进行漏水检测、工质水浓度和PH值检测、过滤器压差检查;

 

年度维护:重点进行电动阀开关检测和工质水细菌检测。

 

 

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